Кузовной ремонт автомобиля

 Покраска в камере, полировка

 Автозапчасти на заказ

Как правильно двигатели или двигателя


Разница между мотором и двигателем

«Автомобильный мотор, автомобильный двигатель» — оба эти выражения на равных используются в русской речи. «Лодочный двигатель» — звучит несколько непривычно. Словосочетание «реактивный мотор» можно встретить разве что в плохом автоматическом переводе иностранного текста. В чем же различие этих понятий? Попробуем разобраться в вопросе, не углубляясь в академические дебри русского языка.

Мотор

  • Двигатель (внутреннего сгорания или электрический)- так определяет это слово толковый словарь Ожегова.
  • Сердце или машина — такое толкование слова предлагает словарь воровского жаргона.
  • В словаре Ушакова можно обнаружить еще одно значение слова: экипаж, вагон с двигателем, автомобиль.

Термин «мотор» согласно этимологическому словарю русского языка Макса Фасмера заимствован из немецкого языка. Латинские корни прослеживаются в других европейских языках: немецкий «Моtоr», французский «Moteu, английский «Моtоr».

Наиболее часто слово мотор употребляется в значении электрического двигателя или двигателя внутреннего сгорания: электрический мотор, авиационный мотор, лодочный мотор.

Широко используется при образовании сложных слов: мотопомпа, мотопехота, гидромотор. От слова мотор образованы прилагательные «моторный», «моторизированный».

Двигатель

  • Толковый словарь Ожегова выделяет два значения этого термина. Первое — машина, превращающая какой-либо вид энергии в механическую работу. Второе (переносное) — сила, способствующая росту, развитию в какой-либо области.
  • В словаре Ушакова можно найти еще одно, толкование: машина, приводящая что-нибудь в движение.
  • В других словарях двигатель называется механизмом, агрегатом, силовой машиной, энергосиловой машиной, устройством, но смысл один – преобразование какой-нибудь энергии в механическую энергию или работу.

Слово произошло от глагола «двигать», в современном значении стало употребляться в конце ХVIII века, имеет схожие корни в других восточноевропейских языках. Слово «двигать» отмечается в различных письменных источниках, начиная XI века.

Термин двигатель более распространен в технической литературе. Он охватывает широкую группу понятий, в том числе самые древние и экзотические устройства для приведения в движение чего-либо. Этим словом можно назвать приспособление для движения парусного судна (ветродвигатель), гиревой привод часов-ходиков (гравитационный) или двигатель космической ракеты (реактивный).

Сходство терминов мотор и двигатель

Рассмотренные выше словари определяют данные слова как синонимы. И, действительно, в большинстве случаев оба эти термина употребляются для обозначения устройства, приводящего в движение какой-либо механизм. Если слово применяется для обозначения энергетической установки транспортного средства, промышленного оборудования или бытового устройства, то эти понятия являются равнозначными, а смысловые нюансы незначительными.

Рассмотрим некоторые случаи, когда один из терминов можно заменить другим, без искажения смысла и нарушения стилистики речи:

  • Относится к электрической машине: электромотор, электродвигатель.
  • Относится к двигателю внутреннего сгорания: бензиновый мотор (двигатель).
  • Обозначает силовую установку механического транспортного средства: автомобильный мотор (двигатель).
  • Является приводным устройством для станка, ручного инструмента, бытовой техники: мотор (двигатель) токарного станка.

Различия, особенности употребления

Рассматривая случаи употребления того и другого термина, можно сделать такие наблюдения:

  1. В технической литературе электрическая силовая машина в большинстве случаев называется двигатель. Например: электродвигатель постоянного тока, асинхронный двигатель.
  2. В художественной литературе, в стихах, текстах песен чаще встречается слово мотор.
  3. Двигатель включает более широкую группу понятий, тогда как мотор это преимущественно электродвигатель или ДВС.
  4. Силовую установку, смонтированную на транспортном средстве, обычно называют двигатель, а отдельный агрегат – мотор.
  5. Для обозначения машин небольшой мощности чаще используют слово мотор. Мотор пылесоса, лодочный мотор.
  6. Для мощных устройств используются термины двигатель, силовой агрегат.

Несколько примеров, когда замена одного термина другим будет выглядеть неуместно:

  • Реактивный, ветровой, паровой двигатель.
  • Моторная лодка, моторный завод, моторный отсек автомобиля.
  • Сердце — пламенный мотор, реклама — двигатель торговли.
  • Моторчик, микродвигатель.

Любопытные факты

Интересно, что в английском языке тоже есть два термина для обозначения «сердца» автомобиля: «motor» и «engine». В настоящее время эти понятия стали синонимами, а в XV веке словом engine называли орудие пыток, ловушку, а также хитрость или злой умысел.

Самые большие двигатели устанавливается на океанских судах. Самыми большими двигателями являются судовые! Они достигают мощности свыше 100000 л.с., цилиндр имеет диаметр около 1 метра.

Мы привыкли, что мотор непрерывно вращается, но, оказывается, есть особый двигатель, который может поворачиваться на определенный угол (шаг). Шаговый двигатель применяется, например, в электронных стрелочных часах.

Краткий итог

Это исследование не претендует на исключительную глубину и научность, но позволяет сделать определенные выводы. С технической точки зрения сложно выделить какие-то характерные особенности в понятиях мотор и двигатель. Различия заключаются, прежде всего, в особенностях употребления этих слов в текстах различных стилей и назначений.

Слово мотор, пришедшее в русский язык на заре автомобилестроения постепенно становится менее употребительным, а двигатель, как более универсальное понятие, встречается все чаще, особенно в специальной литературе и в профессиональной речи.

4 различия между современными и старыми автомобильными двигателями

Задумывались ли вы когда-нибудь, в чем разница между старыми и новыми автомобильными двигателями? Как и в случае с любой технологией, эффективность и сложность постепенно улучшаются, как и следовало ожидать. Как оказалось довольно много.

Несмотря на то, что базовая концепция остается относительно неизменной, современные автомобили со временем претерпели ряд небольших улучшений. В следующей статье мы сосредоточимся на 4 интересных примерах.

Давайте посмотрим под капотом времени, не так ли?

Если это не сломано, не исправить это

Основные принципы самых первых автомобилей все еще используются сегодня. Одно из главных отличий заключается в том, что современные автомобили являются результатом необходимости повышения мощности двигателей и, в конечном итоге, эффективности использования топлива. Частично это было давление рынка со стороны потребителей, а также более крупные рыночные силы.

Может быть полезно подумать о аналогии между волком и собакой.Они имеют одно и то же наследие, имеют схожие характеристики, но в современном пригороде было бы непросто, а другой процветал бы.

Прежде чем мы начнем, мы дадим краткий обзор того, как работает двигатель внутреннего сгорания.

Герой Александрийского раннего паровоза. Источник: Research Gate

Двигатель внутреннего сгорания, по сути, берет такой источник топлива, как бензин, смешивает его с воздухом, сжимает и зажигает его. Это вызывает серию небольших взрывов, которые, в свою очередь, приводят в движение поршни вверх и вниз.Эти поршни прикреплены к коленчатому валу, который переводит возвратно-поступательное линейное движение поршней во вращательное движение, поворачивая коленчатый вал. Коленчатый вал, в свою очередь, передает это движение через трансмиссию, которая передает мощность на колеса автомобиля. Просто верно?

Ну, это намного сложнее, чем вы ожидаете.

Вот простое объяснение основ:

Интересно, что преобразование возвратно-поступательного усилия во вращательное усилие не является чем-то новым.Очень ранний паровой двигатель был разработан героем Александрии в 1-м веке нашей эры (на фото выше).

Предполагается, что даже более старые устройства коленчатого вала были созданы во времена династии Хань в Китае.

1. Современные двигатели более эффективны

Сжигание топлива, как и бензина, не особенно эффективно. Из всей потенциальной химической энергии в нем около , 14-30%, превращается в энергию, которая фактически движет автомобиль. Остальное теряется на холостом ходу, паразитных потерях, жаре и трении.

Современные двигатели прошли долгий путь, чтобы выделять как можно больше энергии из топлива. Например, технология прямого впрыска не позволяет предварительно смешивать топливо и воздух до достижения цилиндра, как старые двигатели. Скорее, топливо впрыскивается непосредственно в цилиндры. Это дает около 1% улучшения .

Турбокомпрессоры

используют выхлопные газы для питания турбины, которая выталкивает дополнительный воздух (то есть больше кислорода) в цилиндры для дальнейшего повышения эффективности до 8% .Изменение фаз газораспределения и деактивация цилиндров дополнительно повышают эффективность, позволяя двигателю использовать столько топлива, сколько ему действительно нужно.

2. Максимальная мощность

Как однажды сказал Джереми Кларксон: «В настоящее время все дело в MPG, а не в MPH» или, возможно, это был не он.

У

современных автомобилей лучшая топливная экономичность, они также намного мощнее.

Например, Chevrolet Malibu 1983 года имел 3,8-литровый V-6 двигатель мог извергать 110 лошадиных сил .Для сравнения, версия 2005 года имела 2,2-литровый рядный четырехцилиндровый двигатель мощностью 144 лошадиных сил. Не слишком потертый.

3. Размер это все, или это?

Этот привод, без каламбура, для повышения эффективности двигателей также со временем уменьшил свои размеры. Это не совпадение. Производители автомобилей узнали, что вам не нужно делать что-то большее, чтобы сделать его более мощным.

Все, что вам нужно сделать, это заставить объект работать умнее. Та же самая технология, которая сделала двигатели более эффективными, имела побочный эффект от их уменьшения.

Ford F-серии грузовиков являются отличным примером. F-150 имел две версии в 2011 году. 3,5-литровый V-6 двигатель, который генерирует 365 лошадиных сил и 5,0-литровый V-8 , который генерирует 360 лошадиных сил .

Хорошо, вы могли бы сказать, но разве не было 6,2-литрового V-8 , который давал 411 лошадиных сил р? Почему, да, но факт, что V-6 двигатель может почти конкурировать с большим V-8 по мощности, говорит о многом.

4. Долой старый

Современные двигатели также являются результатом постепенной замены механических частей на электронные. Это связано с тем, что электрические детали, как правило, менее подвержены износу, как механические.

Они также требуют менее частой настройки, как таковой. Такие детали, как насосы, все чаще заменяются электронными, а не их аналоговыми предками.

Карбюраторы

были заменены корпусами дросселей и электронными системами впрыска топлива.Распределители и крышки были заменены независимыми катушками зажигания, контролируемыми ЭБУ. Кроме того, датчики контролируют все, более или менее.

Вы также можете утверждать, что новые автомобили менее безопасны.

Последнее слово

Хотя на базовом уровне современные и старые автомобильные двигатели работают по одному и тому же принципу, современные двигатели претерпели много постепенных улучшений с течением времени. Основной движущей силой была борьба за эффективность, а не за власть. Хороший набор побочных эффектов привел к тому, что современные двигатели стали относительно более мощными и в целом меньше.Постоянно растущая зависимость от электронных систем управления и мониторинга постепенно заменяет аналоговые, в лучшую или в худшую сторону.

В целом современные автомобильные двигатели более эффективны, меньше, относительно мощнее, умнее и менее подвержены неизбежным механическим повреждениям. С другой стороны, ремонт и обслуживание теперь являются более высококвалифицированным и трудоемким делом. Если цена за повышение эффективности - это увеличение принятия сложности, только вы можете быть судьей.

Через: Team-BHP, HowStuffWorks

,

Как работают игровые движки?

Компании постоянно хвастаются своим новейшим игровым движком. Напрашивается вопрос: что именно является игровым движком?

Игровой движок закладывает программную основу для создания и создания видеоигр. Они предоставляют функции от анимации до искусственного интеллекта. Игровые движки отвечают за визуализацию графики, обнаружение столкновений, управление памятью и многие другие параметры.

Игровые движки предоставляют разработчикам инструменты для создания многочисленных игровых приложений.Дизайнеры часто используют эти движки для создания других игр, что делает их ценными инвестициями.

Игровой движок состоит из пяти компонентов: основная игровая программа, которая содержит игровую логику; механизм рендеринга, который можно использовать для создания трехмерной анимированной графики; звуковой движок, который состоит из алгоритмов, связанных со звуками; физический движок для реализации «физических» законов в системе; и Искусственный интеллект, модуль, предназначенный для использования программистами со специальным назначением.

Современные инструменты и программы сделали создание игр проще, чем когда-либо.

С многочисленными игровыми движками может быть сложно выбрать правильный для вашего проекта.

Ниже представлен список игровых движков, доступных в настоящее время для всех, кто интересуется разработкой игр.

Unity

Пользователи считают Unity одним из самых простых игровых движков благодаря простому интерфейсу. Одной из основных функций, которые он содержит, является то, что он позволяет разрабатывать игры для нескольких платформ.Используя движок Unity, можно создавать игры для Android, iOS и других операционных систем телефона, включая ОС ПК.

Помимо кроссплатформенных возможностей, платформа имеет активное сообщество разработчиков плагинов, которые предлагают множество бесплатного и недорогого контента для использования в игровом движке. Некоторые примеры игр, созданных на движке, включают Temple Run, Rust и Deus Ex: The Fall. Примечательно, что их личный пакет совершенно бесплатный и включает в себя множество инструментов для начинающих и любителей.Вы можете взглянуть на различные планы Unity здесь.

Unreal Game Engine

Unreal Engine - один из лучших игровых движков для рендеринга детальной графики. Некоторые известные игры, созданные с помощью Unreal Engine, включают Borderlands 2, Dishonored, Mass Effect 3 и Street Fighter V. Сторонники Unreal Game Engine говорят, что он может создавать одни из лучших пейзажей в играх.

Модель ценообразования этого движка включает в себя бесплатную версию с полным доступом. Тем не менее, Unreal Engine берет 5% роялти за любые игры, сделанные из него.

Вы можете подписаться на Unreal Engine здесь.

GameMaker: Studio

Хотя некоторые утверждают, что GameMaker не является реальным игровым движком, он все еще широко используется и используется многими разработчиками игр. Вместо обычного программирования пользователи могут буквально «перетаскивать» элементы, чтобы создавать игры намного быстрее и с большей легкостью.

СМОТРИ ТАКЖЕ: ВЫ НЕ МОЖЕТЕ ДАЛЕЕ РАССКАЗАТЬ РАЗНИЦУ РЕАЛЬНОЙ ЖИЗНИ И ВИДЕОИГРЫ

Одна примечательная игра, созданная с помощью GameMaker, - Hotline Miami.Однако из-за природы «перетаскивания» разработчики имеют ограничения в создании расширений и дополнений с помощью альтернативного кода.

Как и другие движки, Studio включает в себя бесплатную версию с ограниченным доступом. Вы можете зарегистрироваться в студии GameMaker здесь.

Автор Maverick Бейкер

.

Как работают двигатели Стирлинга?

Реклама

Крис Вудфорд. Последнее обновление: 10 апреля 2020 г.

Двигатели приводят в действие наш мир с Промышленная революция: сначала грязные угольные паровые машины, затем более чистые и эффективные бензиновые двигатели, а в последнее время реактивные двигатели в самолетах. Основная концепция двигателя - то, что использует разницу между высокой температурой и низкой один - не изменился за пару сотен лет, хотя иногда люди все еще придумывают небольшие улучшения, которые сделать процесс немного быстрее или эффективнее.Один двигатель у тебя возможно, много слышал о недавно появившемся двигателе Стирлинга, который немного похож на паровой двигатель, который не использует пар! Вместо этого он нагревает, охлаждает и перерабатывает один и тот же воздух или газ и снова, чтобы произвести полезную силу, которая может вести машину. объединился Благодаря солнечной энергии и другим новым технологиям двигатели Стирлинга звучат как передовые технологии, но на самом деле они были рядом с 1816 года. Давайте подробнее рассмотрим, как они работают!

Фото: двигатели Стирлинга становятся все более популярными для использования Возобновляемая энергия.На этом фото вы можете увидеть массив зеркал концентрируя солнечное тепло на двигатель Стирлинга, который вырабатывает электричество. Двигатель Стирлинга установлен на рычаге справа. Фото Уоррена Гретца любезно предоставлено Министерством энергетики США / Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии США.

Что такое двигатель?

Двигатели, которые приводят в движение транспортные средства или заводские машины примеры того, что ученые называют тепловыми двигателями. Они горят богатое энергией топливо (уголь, бензин или что-то еще), чтобы выпустить тепловая энергия, которая используется для газ расширяется и охлаждается, нажимаем поршень, поверните колесо и ведите машину.Двигатели бывают двух основных типов: двигатели внешнего сгорания (например, паровые двигатели) горят топливо в одном месте и производить энергию в другой части та же машина; двигатели внутреннего сгорания (например, автомобильные двигатели) сожгите топливо и включите питание в одном и том же месте (в автомобиле все это происходит в сверхпрочных металлических цилиндрах). Обе типы двигателей полагаются на тепловую энергию, заставляя газ расширяться, а затем остывать. Чем больше разница температур (между газом при чем горячее и холоднее), тем лучше работает двигатель.Теория о том, как двигатель работает на основе науки о термодинамике (буквально «как движется тепло») и на теоретической модели того, как идеальные двигатели расширяются, сжимаются, нагреваются и охлаждаются газ в серии шагов, называемых циклом.

Хорошие и плохие двигатели

Прежде чем мы сможем узнать, что хорошего в Двигатели Стирлинга помогают, если мы знаем, что в этом плохого Паровые двигатели. Как они работают? У вас есть угольный огонь, который нагревает вода до кипения и приготовления пара. Пар идет по трубе в цилиндр через открытый входной клапан, где он толкает поршень и водит колесо.Входной клапан затем закрывается и выходной клапан открывается. Импульс колеса заставляет поршень возвращаться в цилиндр, где он выталкивает охлажденный, нежелательный пар через выход и прочь вверх по дымовой трубе (дымоход).

Фото: паровые двигатели, такие как в этом локомотиве, являются примерами двигателей внешнего сгорания. Огонь, который обеспечивает энергию сгоранием (1), находится снаружи (вне) цилиндр, в котором тепловая энергия превращается в механическую энергию (3).Между ними есть котел (2), который превращает тепловую энергию в пар. Пар действует как теплоноситель, толкая поршень (4), который перемещает колеса с помощью кривошипа (5) и приводит в движение поезд (6). Пар и тепловая энергия постоянно выталкивается из дымовой трубы (7), что делает его особенно неэффективным и неудобным способом питания движущейся машины. Но было хорошо в те дни, когда угля было много, и никто не заботился о том, чтобы повредить планету.

Есть много проблем с паром двигатели, но вот четыре из более очевидных.Во-первых, котел что делает пар работает при высоком давлении и есть риск чтобы он мог взорваться (взрывы котла были основные проблемы с очень ранним паром двигатели). Во-вторых, котел вообще какой-то расстояние от цилиндра, поэтому энергия теряется при получении тепла от один к другому. В-третьих, пар, выходящий из дымовой трубы, все еще довольно горячий, поэтому он содержит потерянную энергию. В-четвертых, потому что пар выбрасывается из цилиндр каждый раз, когда поршень нажимает, двигатель должен потреблять огромные количество воды, а также топлива.(Вот почему паровозы имеют продолжать останавливаться у резервуаров для воды на стороне пути.)

Что такое двигатель Стирлинга?

Можем ли мы разработать двигатель, который преодолевает эти проблемы? Предположим, мы избавились от котла (который решит риск взрыва) и использовать тепло от огня для питания двигатель напрямую. Затем вместо использования пара для перемещения тепловой энергии от огня до цилиндра, почему бы не поставить цилиндр ближе к огонь и использовать обычный воздух (или другой простой газ) для перемещения тепла энергия между ними? (Вот почему двигатели Стирлинга иногда называются воздушными двигателями .) Если мы закроем этот воздух в закрытой трубе, то один и тот же воздух движется вперед и назад снова и снова, собирая энергию от огня и выпуская его в цилиндр, мы решаем проблему двигателя, нуждающегося в постоянной подаче воды. Наконец, почему бы и нет добавить какой-то теплообменник так, чтобы горячий воздух проходил обратно и далее, это энергия сохраняется внутри машины и перерабатывается в улучшить общую эффективность. Это основные способы, которыми двигатель Стирлинга улучшает паровой двигатель.Вы иногда увидите Двигатели Стирлинга, описанные как «замкнутый цикл, регенеративное тепло» двигатели ", который является очень кратким способом сказать то, что мы только что сказали: замкнутый цикл означает, что они используют запечатанный объем газа для возврата тепла и далее, снова и снова, через серию бесконечно повторяющихся шагов; регенеративный просто означает, что они использовать теплообменники, чтобы сохранить часть тепла, которое в противном случае быть потерянным на каждом цикле (бесполезно взорвать дымовую трубу, как в паровом двигателе).

просто или сложно?

Некоторые люди говорят, что двигатели Стирлинга просты.Если это правда, то это так же, как великие уравнения физики (например, E = mc2) просты: они просты на поверхности, но более богатый, более сложный и потенциально очень запутанный, пока вы действительно не поймете их. Я думаю, что безопаснее думать о двигателях Стирлинга как о сложных: много очень плохих видео на YouTube покажите, как легко «объяснить» их очень неполным и неудовлетворительным образом. На мой взгляд, вы не можете понять двигатель Стирлинга, просто создав его или наблюдая за работой извне: вам нужно серьезно подумать о цикле шагов, через которые он проходит, что происходит с газом внутри, и как это отличается из того, что происходит в обычном паровом двигателе.

В любом случае, давайте посмотрим, сможем ли мы правильно объяснить двигатель Стирлинга, сначала посмотрев на содержащиеся в нем части, затем подумав о том, что они делают, и, наконец, рассмотрев немного более сложную (термодинамическую) теорию.

Фото: маленькие компактные двигатели Стирлинга, подобные этому, могут работать от крошечных перепады тепла - даже если вы отдыхаете на чьих-то руках и убегаете от тепла, которое они содержат. Фото любезно предоставлено NASA Glenn Research Center.

Каковы основные части двигателя Стирлинга?

Существует довольно много различных конструкций двигателей Стирлинга, и мы рассмотрим один конкретный тип, известный как вытеснитель (или вытеснение) двигателя Стирлинга (также известный как бета-двигатель Стирлинга).Это ключевые части:

Источник тепла

Источник тепла - это то, откуда двигатель получает всю свою энергию, а это может быть что угодно из угля. огонь в солнечное зеркало, концентрирующее тепло Солнца (как на нашей главной фотографии). Хотя двигатели Стирлинга описываются как двигатели внешнего сгорания, использовать сжигание (фактическое сжигание топлива) вообще: они просто нужна разница в температуре между источником тепла (откуда берется энергия) и радиатор (там, где он заканчивается).

Вы можете управлять маленьким двигателем Стирлинга с теплом от чашки кофе, теплая ладонь чьей-то руки или даже (к удивлению многих людей) кубик льда: энергия, выделяемая двигателем, происходит от любой разницы в температуре между источником тепла и теплом тонуть. Сказав это, стоит помнить, что с крошечным двигателем Стирлинга, работающим на что-то вроде чашки кофе, просто потому, что в ней содержится сравнительно небольшое количество энергии, которая очень быстро расходуется.

Работа: Основные детали двигателя вытеснителя Стирлинга.

Газ

Внутри машины в закрытом баллоне постоянно находится объем газа. Это может быть обычный воздух, водород, гелий или другое легкодоступное вещество, которое остается газом, так как он нагревается и охлаждается в течение полного цикла двигателя (повторяющиеся серии операции это проходит). Его единственная цель - перемещать тепловую энергию. от источника тепла к радиатору, приводя в действие поршень, который приводит в движение машину, и затем снова возвращаться к подбери еще.Газ, который перемещает тепло, иногда называют рабочей жидкостью.

Радиатор

Место, где горячий газ охлаждается перед возвратом к источнику тепла. Это обычно какой-то радиатор (кусок металла с прикрепленными ребрами), который отводит отработанное тепло в атмосферу.

Поршни

Существуют различные типы двигателей Стирлинга, но я считаю, что у всех них есть два поршня - это один из более очевидных вещей, которые отличают их от других двигателей.В общем дизайне под названием двухпоршневой (или альфа) двигатель Стирлинга, есть два одинаковых поршня и цилиндры и газовые шаттлы назад и далее между ними, нагрев и расширение, затем охлаждение и сжатие, прежде чем цикл повторяется.

В другой конструкции, показанной здесь, называемой вытесняющим (или бета) двигателем Стирлинга, есть один полностью внутренний поршень, называемый вытеснителем (окрашен в зеленый цвет), задача которого - перемещать газ между источником тепла и радиатором. В отличие от обычного поршня в паровом двигателе, вытеснитель устанавливается очень свободно (с небольшим пространством между край поршня и стенка цилиндра), и газ течет вокруг него снаружи, когда он движется вперед и назад.Также есть рабочий поршень (темно-синего цвета), который плотно прилегает к цилиндру и превращает расширение газа в полезную работу, которая приводит в движение какой бы двигатель ни работал. В больших двигателях Стирлинга рабочий поршень обычно имеет тяжелый маховик прикреплен для наращивания импульс и поддерживать машину в рабочем состоянии. Рабочий поршень и поршень вытеснителя постоянно движутся, но они не совпадают (одна четверть цикла или 90 ° против фазы) друг с другом; они приводятся в действие одним и тем же колесом, но поршень вытеснителя всегда на четверть цикла (90 °) впереди рабочего поршня.

Теплообменник

Также известный как регенератор, теплообменник находится в закрытой камере между источником тепла и радиатором. Когда горячий газ проходит мимо регенератора, он отдает часть своего тепла, который регенератор держит на. Когда газ возвращается назад, он снова улавливает это тепло. Без регенератора это тепло будет потеряно в атмосферу и впустую. Теплообменник значительно повышает эффективность и мощность двигателя. Некоторые двигатели Стирлинга есть несколько теплообменников.

Как работает двигатель Стирлинга?

Итого

Как паровой двигатель или двигатель автомобиля внутреннего сгорания, Стирлинг двигатель преобразует тепловую энергию в механическую энергию (работа), повторяя серия основных операций, известных как его цикл. Рассмотрим упрощенный двигатель Стирлинга типа вытеснителя. Это на самом деле довольно запутанно и трудно понять, пока вы не поймете, что происходит то, что газ внутри поочередно расширяется и сжимается, а между ними перемещается от горячей стороны цилиндра к холодной стороне и обратно.Работа темно-синего рабочего поршня состоит в том, чтобы использовать энергию от расширения газа, чтобы привести машину в действие двигателем, затем сжать газ, чтобы цикл мог повториться. Работа поршня зеленого вытеснителя заключается в перемещении газа с горячей стороны баллона (слева) на холодную сторону (справа) и обратно. Работая в команде, два поршня гарантируют, что тепловая энергия многократно перемещается от источника к раковине и превращается в полезную механическую работу.

Подробнее

  1. Охлаждение и сжатие: большая часть газа (показана синим квадратом) находится справа на более холодном конце цилиндра.Когда он охлаждается и сжимается, отдавая часть тепла, которое отводится радиатором, оба поршня движутся внутрь (к центру).
  2. Перекачка и регенерация: поршень вытеснителя перемещается вправо, а охлажденный газ перемещается вокруг него в более горячую часть цилиндра слева. Объем газа остается постоянным, когда он проходит через регенератор (теплообменник), чтобы собрать часть тепла, которое он ранее откладывал.
  3. Нагрев и расширение: большая часть газа (показана красными квадратами) теперь находится слева в горячем конце цилиндра.Он нагревается огнем (или другим источником тепла), поэтому его давление повышается и расширяется, поглощая энергию. Когда газ расширяется, он толкает рабочий поршень вправо, который приводит в движение маховик и любой двигатель, который работает. В этой части цикла двигатель преобразует тепловую энергию в механическую энергию (и работает).
  4. Передача и охлаждение: поршень вытеснителя перемещается влево, а горячий газ перемещается вокруг него в более прохладную часть цилиндра справа. Объем газа остается постоянным, когда он проходит через регенератор (теплообменник), отдавая часть своей энергии на пути.Цикл завершен и готов к повторению.

Несмотря на то, что двигатель проходит цикл, заканчивая тем же, где и начал, это не симметричный процесс: энергия постоянно отводится от источника и откладывается в раковине. Это происходит потому, что горячий газ делает определенный Объем работы над рабочим поршнем при его расширении, но поршень выполняет меньше работы, сжимая охлажденный газ и возвращая его на старт.

В теории

Теперь вы можете подумать: «Это все очень сложно! Зачем возиться с двумя поршнями, когда простой паровой двигатель может обойтись только одним? Почему все эти отдельные этапы? Почему бы не сделать все проще?» Чтобы правильно ответить на эти вопросы, вам нужно понять теорию двигателей: эффективный двигатель перемещает газ через цикл процессов в соответствии с газовыми законами (основными законами классической физики, которые описывают, как давление, объем и температура газа). относятся к).Самый известный идеализированный цикл называется циклом Карно и включает в себя повторение цикла изотермического (постоянная температура) и адиабатического (сохраняющего тепло) расширения с последующим изотермическим и адиабатическим сжатием.

Двигатель Стирлинга использует другой цикл, который (в идеале) состоит из:

  1. Изотермическое (постоянная температура) сжатие: наша ступень (1) выше, где объем газа уменьшается, а давление увеличивается, поскольку он отдает тепло в раковину.
  2. Изоволюметрический (постоянный объем) нагрев: наша ступень (2) выше, в которой объем газа остается постоянным, когда он проходит через регенератор и восстанавливает часть своего предыдущего тепла.
  3. Изотермическое (постоянная температура) расширение: наша ступень (3) выше, в которой газ поглощает энергию от источника, его объем увеличивается, а его давление уменьшается, а температура остается постоянной.
  4. Изоволюметрическое (постоянный объем) охлаждение: наша ступень (4) выше, в которой объем газа остается постоянным, поскольку он проходит через регенератор и охлаждается.

Настоящий двигатель Стирлинга работает через более сложную, менее идеальную версию этого цикла, которая выходит за рамки данной статьи. Достаточно просто отметить, что четыре стадии не жестко разделены, а смешиваются друг с другом. Если вам интересно, в статье из Википедии о цикле Стирлинга есть гораздо больше об этом.

Некоторые альтернативные анимации

  • В Википедии есть еще одна анимация двигателя Стирлинга бета-типа (хотя красиво нарисовано, трудно следовать, потому что человек этапы не объясняются рядом).
  • MIT также имеет хорошую небольшую анимацию, но сопутствующее объяснение довольно минимально.
  • Лучший из множества: отличная анимация и объяснение на Анимированные двигатели, превосходный веб-сайт с множеством понятных и понятных страниц обо всех видах других движков, которые стоит изучить. Мне нравится, что все двигатели нарисованы в одинаковом, простом стиле, так что вы можете легко сравнить их.

Для чего можно использовать двигатели Стирлинга?

Фото: хотя инженеры пробовали приводить в движение автомобили с двигателями Стирлинга, эксперименты не были такими успешными.Двигателю Стирлинга требуется время, чтобы набрать скорость, и это не справляется с остановкой и пуском, что делает его менее подходящим для питания автомобиля чем обычный двигатель внутреннего сгорания. Мы вряд ли увидим дальнейший прогресс в этом направлении: будущие автомобили с большей вероятностью будут приводиться в действие электродвигателями или топливными элементами. Фото любезно предоставлено NASA Glenn Research Center.

Двигатели Стирлинга работают лучше всего на машинах, которые нуждаются производить энергию постоянно, используя разницу между чем-то жарко и холодноОни идеально подходят для солнечных электростанций, где солнечное тепло играет на зеркале, которое действует как источник тепла, и высокоэффективные теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), которые должны обеспечивать стабильные поставки электроэнергии. Недавно пионер Segway Дин Камен помог возродить интерес к двигателям Стирлинга используя их в качестве основы для компактного, домашнего электричества генератор под названием Beacon 10, примерно размер домашней стиральной машины.

В обычном двигателе Стирлинга вы помещаете тепло в горячий конец машины (источник тепла) и получить механическую работу и меньше тепла от другого, более холодного конца (радиатора).Как только Электродвигатели могут быть использованы в качестве генераторов в обратном направлении, так что вы можете поставить энергии в двигатель Стирлинга и эффективно запустить его назад отводят тепло от радиатора и отводят его на источник. Это превращает двигатель Стирлинга в «криокулер» - очень эффективное охлаждающее устройство. Охладители двигателя Стирлинга используются в сверхпроводимость и электронное исследование.

Преимущества и недостатки двигателей Стирлинга

Самым большим преимуществом двигателей Стирлинга является то, что они намного эффективнее паровых двигателей (в основном из-за замкнутый цикл и регенеративный теплообменник).У них нет котлы, которые могут взорваться, не нуждаются в запасах воды и не иметь сложную систему открытия и закрытия клапанов, которые пар Двигатели требуют. Это одна из причин, почему они намного тише, чем паровые машины, и, потому что они не обязательно включают сжигание топлива, могут быть намного чище. В отличие от паровых двигателей, которые обычно сжигают уголь для кипячения воды, двигатели Стирлинга могут работать от всех видов разные виды топлива.

С другой стороны, двигатели Стирлинга не запускаются мгновенно (это требуется время для прогрева важного теплообменника и маховика разогнаться до скорости), и они не так хорошо работают в режиме остановки и запуска (в отличие от внутреннего сгорания двигатели).Им также нужны большие радиаторы, которые могут отводить отработанное тепло, что делает их непригодными для некоторых приложений.

Кто изобрел двигатели Стирлинга?

Artwork: Эта иллюстрация оригинального двигателя Роберта Стирлинга (на основе его патента 1827 года) напоминает обычный паровой двигатель, но он более сложный. Два больших чугунные «воздушные сосуды» слева горячие внизу и холодные вверху (источник тепла и радиатор) и поршни вытеснителя перемещаются вперед и назад внутри них.Сзади можно увидеть рабочий поршень и маховик. Произведение из истории и развития парового двигателя Галлоуэя и Хеберта. Томас Келли, 1832, с667.

Неудивительно, что Стерлинг двигатели были изобретены шотландским священнослужителем по имени Роберт Стерлинг, в 1816 году. Он надеялся сделать двигатель более безопасным и более эффективнее, чем паровые двигатели, которые были разработаны около века назад Томасом Ньюкоменом (а затем улучшил Джеймсом Уаттом и др.) Подъем внутреннего сгорания (бензиновые и дизельные двигатели) увидел Двигатели Стирлинга на обочине, хотя они были заново открыты Компания Philips в середине 20 века.Совсем недавно они стать популярным на солнечных электростанциях и других формах возобновляемых источников энергии энергия, где их высокая эффективность ценится. Технология получил еще один импульс в 1980-х годах, когда Иво Колин из университета Загреба и Джеймс Сенфт из университета Висконсина разработали новый, очень компактный дизайн двигателя Стирлинга, который может производить мощность только с небольшими различиями между источник тепла и раковина.

Узнать больше

На этом сайте

статей

Книги

Двигатели Стирлинга
Термодинамика двигателя
  • Двигатели: Введение Джона Лиска Ламли.Издательство Кембриджского университета, 1999. Хотя основное внимание уделяется двигателям внутреннего сгорания, оно будет интересно, если вы ищете термодинамический подход к анализу двигателей.
  • "Термодинамика для чайников" Майка Паукена. Джон Вили и сыновья. Простое введение в теорию термодинамики и ее практическое применение в таких вещах, как двигатели.

Видео

  • Пример двигателя Стирлинга: 2-минутная демонстрация настоящего двигателя Стирлинга бета-типа, подобного приведенному выше в моей анимации.
  • Двигатель Стирлинга: разбирает один: Дэн Рохас разбирает двигатель Стирлинга и показывает вам различные детали внутри. Это видео имеет еще больше смысла, когда вы понимаете теорию двигателей Стирлинга.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты.

Статьи с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных произведений без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным наказаниям.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2012, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условия использования.

Следуйте за нами

Поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее или рассказать об этом друзьям:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис. (2012) Двигатели Стирлинга. Получено с https://www.explainthatstuff.com/how-stirling-engines-work.html. [Доступ (Введите дату здесь)]

Подробнее на нашем сайте...

,

Смотрите также


avtovalik.ru © 2013-2020
Карта сайта, XML.